高強度生物質(zhì)活性炭纖維制備研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文以絲瓜絡纖維為原材料,水溶性酚醛樹脂作為浸漬劑來制備活性炭纖維,研究了高強度生物質(zhì)活性炭纖維的制備、其表面物理化學性質(zhì)的表征及其應用于吸附DCB廢水。
  根據(jù)升溫速率,預氧化溫度,預氧化時間,活化溫度,活化時間來進行正交試驗,得出了最佳的制備條件。最佳制備條件為升溫速率為8℃/min,預氧化溫度為200℃,預氧化時間為2 h,活化溫度為850℃,活化時間為90min。制備出最佳制備條件下的高強度生物質(zhì)活性炭纖維(HP-ACF

2、)。利用熱重分析研究了絲瓜絡纖維,水溶性酚醛樹脂,浸漬水溶性酚醛樹脂絲瓜絡纖維的熱解機理,分析了水溶性酚醛樹脂與絲瓜絡纖維可能存在的反應。
  選取正交試驗的部分樣品與HP-ACF,對其進行表面物理化學性質(zhì)表征。應用掃描電鏡(SEM)、N2吸附-脫附等溫曲線、X射線衍射(XRD)對其表面物理性質(zhì)進行表征;應用傅里葉紅外光譜(FTIR)對其表面化學性質(zhì)進行表征。結(jié)果表明,通過掃描電鏡觀察,制備出的 ACF表面已經(jīng)發(fā)育生成類石墨片層結(jié)

3、構(gòu);ACFs的N2吸附-脫附等溫曲線形狀大致相同,都屬于 IUPAC分類法中的Ⅰ型吸附等溫線,以微孔為主,同時存在著少量的中孔,最終制得的最優(yōu)條件下產(chǎn)品HP-ACF,比表面積為422.47 m2/g,平均孔徑為1.820 nm,孔容為0.192 cm3/g;FTIR證明了高強度生物質(zhì)ACF表面含有羧基、羥基,并且證明絲瓜絡纖維在炭化活化過程形成了芳環(huán)化結(jié)構(gòu)。XRD分析表明絲瓜絡中纖維素,木質(zhì)素等的結(jié)構(gòu)被破壞,內(nèi)部分子發(fā)生重排,最終得到無

4、定形碳材料;通過萬能試驗機對高強度生物質(zhì)ACF進行抗壓強度的測試,抗壓強度可達0.246 MPa,可見高強度生物質(zhì)ACF具有一定抗壓能力。
  選用最佳制備條件下制備的產(chǎn)品HP-ACF應用于吸附DCB廢水。研究了溫度,pH,投加量對高強度生物質(zhì)ACF吸附DCB廢水的影響,結(jié)果表明:高強度生物質(zhì) ACF的吸附反應為放熱反應,最佳吸附溫度為25℃;當 pH≤5時, HP-ACF對DCB的去除率比較理想,當pH>5時,HP-ACF對DC

5、B的去除率急速下降;在吸附20 mg/L的DCB溶液時,當ACF投加量為1 g/L時,高強度生物質(zhì)活性炭纖維對 DCB的去除率趨向于最大值,去除率達到98.29%;分別用Langmuir吸附等溫模型與Freundlich吸附等溫模型來擬合ACF吸附DCB廢水的吸附等溫線,相關(guān)度R2都大于0.95,采用Langmuir吸附等溫模型擬合結(jié)果更加吻合;采用偽一級吸附動力學模型和偽二級吸附動力學模型來擬合實驗數(shù)據(jù),偽二級吸附模型擬合的相關(guān)系數(shù)為

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